宽带ESM接收系统(一)

众所周知,电子战(EW)和电子支援措施(ESM)在现代战争中占有愈来愈重要的位置。由于EM所面临的电磁环境日益复杂,所以对侦察与识别手段的要求也更加苛刻。其中主要问题是要求频率覆盖宽、测量精度高、处理容量大、反应速度快以及能够分辨出同时到达的各种信号等等。国外在发展EW技术方面的竞争异常激烈。随着电子工业技术和工艺水平的提高,作为EW重要手段的测量接收机也在不断更新和发展。近来国外对瞬时测频接收机(IFMR)和集成声光频谱分析器(IOSA)都陆续有所报导。这些技术和设备正在不断地完善,已从实验走向实用,如能配合使用几种不同的接收机似可较好地达到现代电子战的要求。本期选载了三篇有关文献:1.宽带ESM接收系统,2.电子战和瞬时频率测量接收机,3.集成光学射频频谱分析器,以供读者了解当前国外的技术水平和某些战术使用方面的观点。     

GNSS接收机射频前端电路相位噪声评估方法

相位噪声是影响全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)接收机性能的一个重要因素,在高性能的接收机设计中,射频前端电路的相位噪声评测是不可忽略的。传统观测相位噪声的方法主要是利用频谱分析仪等专业仪器来实现,其无法观测GNSS接收机射频前端电路(包含模数(analog-digital,AD)转换器)的相位噪声。分析了接收机相位噪声和热噪声在信号复平面域的表现特征,提出了在信号复平面域评估GNSS接收机射频前端电路相位噪声的方法,并对该方法进行了仿真验证和实测验证。利用相位噪声对信号在复平面实部和虚部影响不同的特点,对采集到的信号数字中频数据进行相干积分处理,定量估算接收机射频系统的相位噪声。结果表明,该方法具有较高的评估准确度,可以用于测量与评估GNSS接收机射频前端电路(包含AD转换器)的设计质量,预测接收机性能。     

SAW器件在EW接收机中的应用

本文讨论了新型元器件——SAW器件在电子战(EW)接收机中的应用,重点讨论工作于微波领域雷达的信号截断问题。文章对EW的各种定义作了简要介绍,较详细地讨论了声表面波(SAW)器件、声光(AO)器件的性能特点及其在信道化接收机、压缩接收机和声光接收机中的应用,对EW接收机应用新型元件的要求及发展趋势进行了讨论。     

基于BSBL-BO算法的DME脉冲干扰抑制方法

针对测距仪(distance measure equipment, DME)信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system 1, L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)接收机的问题, 提出基于块稀疏贝叶斯学习-边界优化(block sparse bayesian learning-the bound optimization, BSBL-BO)算法的DME脉冲干扰抑制方法。首先, 利用OFDM接收机空子载波不传输有用信号的特点构造针对DME脉冲干扰信号的压缩感知模型; 然后基于BSBL-BO算法重构DME脉冲干扰信号; 最后在时域进行干扰消除。仿真结果表明, 该方法比已有的脉冲干扰抑制方法具有更高的重构精度和更快的运算速度, 进一步降低了OFDM接收机的误比特率, 提高了L-DACS1系统前向链路传输性能。     

接收机灵敏度的定义和测量方法

实践中,通常根据输入信号“灵敏度”来比较各种接收机的性能。可惜,对这个量没有给出通用的定义。经常使用的判据是“最小可辨认信号”(MDS),即可以使接收机输出功率增加一倍的输入信号:     

多载波CDMA中的多用户判决反馈检测器

提出了基于多载波的最小均方误差(minimummean squarederror,MMSE)多用户判决反馈检测器(deci sion feedbackdetector,DFD)。MMSEDFD具有结构比较简单且性能优于线性多用户检测器(LMMSE)的特点。多载波系统相对于传统的单载波系统能够有效地消除频率选择性衰落。在多载波的合并上,采用了等增益合并(equalgaincombination,EGC)和最大比合并(maximalratecombination,MRC)方式。仿真表明,MC DS/CDMA系统中的MMSEDFDEGC接收机和MMSEDFDMRC接收机相对于LMMSE接收机可以提高系统性能,特别是MMSEDFDMRC接收机能够明显提高系统性能。     

线性调频连续波雷达接收机性能分析

定量分析表明,线性调频连续波雷达的差拍-傅立叶变换接收机是平稳高斯白噪声中点目标回波信号有效段的最佳检测系统,其性能十分接近于线性调频脉冲信号的匹配滤波处理.单通道差拍-傅立叶变换接收机在工程实现中比正交双通道结构简单,具有等效的正交双通道性能,但有3dB信噪比损失.     

低截获概率雷达

本文给低截获概率(LPI)雷达的设计目标下了定义,并且对这种雷达的性能特点做了研究。本文还定义了LPI雷达的性能准则,该准则把LPI雷达能探测到目标的距离与目标上的截获接收机能探测到LPI雷达的距离联系起来了。文中对各种现役的和先进的截获接收机对宽带LPI雷达波形的响应进行了研究。LPI性能准则是LPI雷达时间带宽积和副瓣响应的函数,LPI雷达对大多数现役的和先进的截获接收机的性能准则在本文中做了估算。模糊图函数是截获接收机对LPI波形在时间和频响失配情况下的响应。本文对各种失配接收机的模糊图进行了估算。文中还讨论了一个改善截获接收机对脉冲压缩雷达波形频响的处理器。     

电子战导论

本文讨论电子战(EW)的总概念,并对其三个分支:电子支援措施(ESM)、电子对抗(ECM)、电子反对抗(ECCM)下定义。针对两种情况,即通信和雷达的情报收集叙述了对ESM接收机的要求。评论和比较了探测脉冲雷达信号并测量其频率的现有的各种ESM接收机(即晶体视频、瞬时频率测量(IFM)和搜索式超外差等三类接收机)的设计,以说明它们的性能。针对通信和雷达两种情况讨论了识别方位和频率信息的专用ESM接收机设备。为了比较起见,还讨论了以面声波(SAW)通道式、SAW压缩式和布拉格声光器件为基础的新型接收机结构的意义,并举例说明其多信号处理能力的提高。文章接着讨论了主动和被动电子战技术(如采用干扰和箔条的方法),以及把ESM接收机与主动ECM功能结合成一个装置的重要性。最后,介绍ECCM编码法的应用,以便在雷达和通信系统中出现干扰源时仍可使用频谱。还论证了用自适应信号处理来对消宽带和窄带干扰。概述了以全相控阵和相干旁瓣对消器为基础的自适应天线的重要意义及其使用范围。     

GPS信号捕获性能的分析

在GPS信号捕获原理的基础上 ,分析了GPS信号捕获时间及检测概率的性能 ,得到捕获性能与载噪比、积分时间的关系 ,并对当前采用高精度时间源和多相关器技术的GPS接收机的捕获性能进行了分析。仿真结果表明采用先进的捕获技术的重要性。     

基于信号博弈的最优企业年金支出决策

考察外部劳动力市场上雇主企业年金支出的激励机制.建立一个信号博弈模型, 雇主拥有私人信息,通过企业年金支出塑造声誉吸引人才.引入信号成本与信号间的随机关系和雇员 的不完美观察,考察雇主的最优信号成本决策. 给出了最优信号成本的图形解和算例,并考察了均衡 稳定性以及不完美观察对最优信号成本的影响. 研究发现:稳定的零均衡必然存在; 多均衡下是否存在信号成本支出不确定;观察完美程度与信号成本的关系不确定. 这表明外部劳动力市场上雇主提供企业年金的激励不足, 推动企业年金发展尚需提高雇主的收益.     

雷达信号处理中的自适应算法

对接收的信号进行频谱分析,是当前雷达系统从受到干扰的环境中检测出有用目标信号的最新方法。应该指出,当雷达在同一距离分辨单元内含有两个或多个杂波(例如地杂波和雨杂波等)干扰,特剐当它们的多普勒频率未知时,采用这种处理方法尤为必要。 当前,最常用的办法是根据FFT算法设计出一组滤波器(自适应或非自适应的),即所谓动目标检测器。采用这一技术就能同时满足频率分辨和相干积累的要求。 为了克服由频谱失真造成的遮蔽效应,并获得更好的频谱分辨力(它受到采样窗的限制),本文分析了应用频谱分析方法来设计自适应滤波器的可能性。 这种技术的基础是: (1)选择一个合适的模型(一般为自回归AR模型); (2)通过直接处理输入数据或间接地通过它们的自相关函数来估计模型的参数。 在这篇文章中,我们将集中讨论: (1)由于估计误差造成的改善因子损失; (2)采用低成本计算技术估计相关函数; (3)硬件分析和性能与计算成本之间的权衡。     

强干扰下GPS接收机性能仿真和分析

由于GPS接收机接收信号弱,使得接收机容易被干扰.为了分析干扰对GPS接收机的影响,开发了一个基于Marlab的软件仿真平台.该平台包括四个部分:用户界面、GPS信号仿真器、GPS软件接收机以及干扰信号发生器.接收机在受干扰信号的驱动下的输出量:伪距、载噪比、锁相环锁定值和定位误差,用于接收机的干扰性能分析.理论结果和实验结论相吻合表明该软件仿真平台可以用于干扰条件下接收机的性能分析.同传统的硬件仿真相比,软件信号仿真平台以较低的代价为研究者和开发人员的评估和测试提供更多的灵活性.所有的关键技术都采用Matlab语言的模块化编程.因此,该仿真平台适合该领域的初学者掌握GPS原理和研究者开发更先进的抗干扰算法.     

基于正交M元脉位调制的DIRMA接收机性能

本文分析了基于正交M元脉位调制的数字冲击无线电多址接收机性能。该接收机由M个相关器和一个判决器组成。推导了接收机在加性高斯白噪声信道下的输出信噪比公式。讨论了脉冲宽度、用户数、数据率对系统信噪比和误比特率的影响。采用超宽带冲击脉冲作为信号载体,分析了给定数据传输速率和误比特率情况下的接收机的多址性能。仿真表明:在多用户环境中,该接收机能在较低误比特率情况下提供较高数据率通信。     

计算机泄密机理评述

本文主要介绍计算机有用信息电磁辐射机理及为接收这些信息采用的接收机应具备的条件。计算机是一个机电一体化的设备，机内除了有很多非线性元器件之外，还有很多低电压、大电流、高速度的元器件。文中分析了通过这些元器件造成各种电磁辐射的机理，同时还论述了为复现计算机泄漏的有用信息需要的接收机的特点。计算机泄漏的有用信息是宽带信号，要接收这些信号，接收机必须要有足够的灵敏度和较宽的接收带宽，并具有多种检波方式和适时分析的能力，并能进行自动化测量。     

软件GPS接收机信号搜索捕获的仿真实验研究

信号搜索捕获是基于软件无线电(SDR)技术的软件GPS接收机(SGR)的重要组成部分,同时也影响软件GPS接收机的工作性能指标。通过特定设计的硬件实验装置获取了真实GPS数字中频信号,利用Matlab分别在时域和频域范围对信号搜索捕获进行了算法仿真,同时对GPS信号中C/A码产生也进行了仿真。根据信号搜索捕获理论结合仿真试验结果,对时/频域两类处理方法进行了分析和比较,认为基于FFT的频域搜索捕获方法是软件GPS接收机工程实现的合理选择。     

基于AF的多相编码脉冲脉内调制参数估计

雷达信号脉内调制参数估计是电子对抗领域的一个重要问题。推导了P4编码脉冲信号模糊函数(ambiguity function, AF)的表达式,得出AF幅度图像上距离主脊线最近的脊线在时延轴和多普勒轴上截距分别等于编码时长和子码率这一结论。采用RAT(Radon ambiguity transform)和图像Radon变换估计信号参数,采用三次多项式插值方法提高估计精度。分析了估计方法应用于不同码型编码脉冲信号的输出信噪比,理论分析和仿真结果都说明,估计算法对P3和Frank编码脉冲比P1、P2和P4有更好的估计性能。     

GNSS抗干扰接收机的自适应波束形成算法

针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机的抗干扰问题,以空-时自适应天线阵列为研究对象,提出了组合的自适应波束形成算法。该算法首先采用子空间正交投影技术消除接收信号中的强干扰信号,然后通过最大化相关后信号载噪比（carrier to noise ratio, C/N₀）约束准则加强GNSS信号质量。仿真结果表明,相对于传统的最大化阵列输出信噪比准则,最大化相关后信号C/N₀准则能够提高信号载噪比约4 dB。并且提出的组合算法可使接收机在有效抑制干扰的同时,又能够大大提高信号的捕获和跟踪性能。     

IEEE802.11a接收机符号定时算法研究

IEEE802.11a是无线局域网中最重要的标准之一，它采用的是OFDM技术。由于IEEE802．11a系统特殊的前导信号，接收机可以利用IEEE802．11a前导信号的周期性而产生的自相关或者是接收信号和已知训练符号的互相关来进行符号定时估计。阐述了三种IEEE802．11a接收机的符号定时算法：一种是基于短训练序列的自相关符号定时算法；第二种是基于短训练序列的双自相关符号定时算法；第三种是基于长训练序列的互相关符号定时算法。通过仿真和性能分析比较说明了这三种符号定时算法的优缺点，这在实际应用中有很重要的意义。     

基于电路仿真的接收机中频放大器的GFRF模型

雷达引信是远程精确打击武器的重要组成部分,它的性能好坏直接关系着武器整体性能的发挥,因此,雷达引信的性能测试是武器系统运用过程中的重要环节。如何快速准确地判断雷达引信的性能是目前所关注的重要课题之一。接收机是雷达引信重要组成部分,对接收机的测试是引信测试的关键步骤。本文基于雷达引信接收机的各项技术指标和实际电路结构,利用EDA仿真软件Multisim2001建立了引信接收机的中频放大器、检波器的仿真模型,对实际引信测试过程中不可测的信号进行了仿真测试,在此基础上,利用非线性系统理论和方法建立了中频放大器和检波器的广义频率响应(GFRF)简化辨识模型,该辨识模型为雷达引信的快速测试提供了一个标准模板,它是构造雷达引信自动化测试系统的基础工作之一。